RU2490707C1 - Simulator of signals of resistor strain gage - Google Patents

Simulator of signals of resistor strain gage Download PDF

Info

Publication number
RU2490707C1
RU2490707C1 RU2012133889/08A RU2012133889A RU2490707C1 RU 2490707 C1 RU2490707 C1 RU 2490707C1 RU 2012133889/08 A RU2012133889/08 A RU 2012133889/08A RU 2012133889 A RU2012133889 A RU 2012133889A RU 2490707 C1 RU2490707 C1 RU 2490707C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
bridge
simulator
differential amplifier
reference voltage
Prior art date
Application number
RU2012133889/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Афанасьевич Мухатаев
Михаил Владимирович Тюрин
Людмила Михайловна Елизарова
Марина Николаевна Мухатаева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений"
Priority to RU2012133889/08A priority Critical patent/RU2490707C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2490707C1 publication Critical patent/RU2490707C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device consists of a metre bridge 1 formed by precision resisters 2, 3, 4, 5, linearising resistor 6, reference voltage source 8, differential amplifier 7, difference scheme 9, integrator 10; at that outputs of the metre bridge 1 are connected to the following inputs: differential amplifier 7; outputs of reference voltage source 8 and differential amplifier 7 are connected to inputs of difference scheme 9, output of the difference scheme 8 is connected to the integrator 10 input; output of the integrator 10 is connected to one output of offset-setting resistor 6 while the other output offset-setting resistor 6 is connected to one output of the metre bridge.
EFFECT: enlarging the range for offset voltage value of strain-measuring bridges due to automatic maintenance of offset voltage which depends only on coefficient of amplification K of the differential amplifier and voltage Uref of reference voltage source.
2 dwg

Description

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов относится к технике метрологии для проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных приборов.The simulator of the output signals of strain gauges refers to the technique of metrology for testing and certification of secondary strain gauges.

Известен имитатор выходных сигналов тензорезисторов, предназначенный для метрологической поверки, аттестации и наладки вторичных тензометрических приборов, содержащий мостовую или полумостовую схему, набор электромагнитных реле, контактные пары которых коммутируют в плечи измерительной схемы ту или иную комбинацию из набора постоянных резисторов [1]. Такой имитатор имеет ограниченный набор уровней разбаланса выходного сигнала, способен имитировать сигналы только статического характера, имеет небольшой ресурс из-за наличия механических контактов, не позволяет автоматизировать процесс проверки и аттестации вторичных тензоизмерительных преобразователей.Known simulator of the output signals of strain gauges, designed for metrological verification, certification and commissioning of secondary strain gauges, containing a bridge or half bridge circuit, a set of electromagnetic relays, contact pairs of which switch one or another combination of a set of constant resistors to the arms of the measuring circuit [1]. Such a simulator has a limited set of output signal imbalance levels, is capable of simulating only static signals, has a small resource due to the presence of mechanical contacts, and does not allow automation of the process of verification and certification of secondary strain gauges.

Из известных наиболее близким по технической сущности является имитатор выходных сигналов тензорезисторов [2], структурная схема которого приведена на фиг.1. Имитатор содержит имитирующую схему - измерительный мост 1, плечи которого образованы резисторами 2, 3, 4, 5, первый диод 6, два линеаризирующих резистора 7, 8, а также источник 9 образцового напряжения с выводами 10, 11. Выводы 12, 13 одной диагонали моста служат для подключения его к источнику 14 питания, выводы 15, 16 другой его диагонали являются информационными для вторичного прибора. Точка соединения первых выводов резисторов 7, 8 подключена к катоду диода 6, анод которого соединен с первым выводом диагонали питания. Второй вывод одного из этих резисторов соединен с одним из информационных выводов моста и одним из выводов 10 источника образцового напряжения, другой вывод которого соединен с вторым выводом другого из этих резисторов.Of the known closest in technical essence is a simulator of the output signals of strain gauges [2], the structural diagram of which is shown in figure 1. The simulator contains a simulating circuit - a measuring bridge 1, the shoulders of which are formed by resistors 2, 3, 4, 5, the first diode 6, two linearizing resistors 7, 8, and also a reference voltage source 9 with terminals 10, 11. Terminals 12, 13 of one diagonal the bridge are used to connect it to a power source 14, the findings 15, 16 of its other diagonal are informational for the secondary device. The connection point of the first terminals of the resistors 7, 8 is connected to the cathode of the diode 6, the anode of which is connected to the first terminal of the power diagonal. The second terminal of one of these resistors is connected to one of the information terminals of the bridge and one of the terminals 10 of the reference voltage source, the other terminal of which is connected to the second terminal of the other of these resistors.

Работает устройство следующим образом. В зависимости от величины образцового напряжения Uоб изменяется сопротивление резисторов R2 или R4 измерительного моста, вследствие чего появляется приращение выходного напряжения имитатора выходных сигналов тензорезисторов.The device operates as follows. Depending on the magnitude of the reference voltage Uob, the resistance of the resistors R2 or R4 of the measuring bridge changes, as a result of which an increase in the output voltage of the simulator of the output signals of the strain gauges appears.

Показанная на фиг.1 цепь из диода 17 и резисторов 18 и 19 обеспечивает, с одной стороны, компенсацию температурного влияния диодов и тем самым уменьшение температурной погрешности имитатора, с другой, взаимообратное изменение сопротивлений смежных плеч мостовой схемы от действия образцового напряжения, что приводит к удвоению выходного сигнала.The circuit of diode 17 and resistors 18 and 19 shown in Fig. 1 provides, on the one hand, compensation for the temperature effect of the diodes and thereby reduces the temperature error of the simulator, on the other hand, the reciprocal change in the resistances of adjacent arms of the bridge circuit from the action of the reference voltage, which leads to doubling the output signal.

Недостатками этого имитатора выходных сигналов тензорезисторов являются нелинейность зависимости выходного сигнала (напряжения разбаланса моста) от величины образцового напряжения, температурная нестабильность выходного сигнала, обусловленные наличием в цепи задания разбаланса нелинейных элементов с высокой температурной чувствительностью (диодов), малый диапазон изменения напряжения разбаланса моста при приемлемой точности.The disadvantages of this simulator of the output signals of strain gages are the nonlinearity of the dependence of the output signal (unbalance voltage of the bridge) on the magnitude of the reference voltage, the temperature instability of the output signal due to the presence of non-linear elements with high temperature sensitivity (diodes) in the unbalance reference circuit, a small range of variation of the unbalance voltage of the bridge at an acceptable accuracy.

Цель изобретения - повышение точности и температурной стабильности задания напряжения разбаланса имитатора выходных сигналов тензорезисторов.The purpose of the invention is to improve the accuracy and temperature stability of setting voltage imbalance simulator output signals of strain gauges.

Поставленная цель достигается тем, что в имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, источник образцового напряжения, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационным выводов моста, согласно предлагаемому изобретению введены дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, разностная схема, первый вход которой соединен с выходом источника образцового напряжения, а второй - с выходом дифференциального усилителя, и интегратор, вход которого соединен с выходом разностной схемы, а выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора.This goal is achieved by the fact that in the simulator of the output signals of the strain gages, containing a measuring bridge, the conclusions of one diagonal of which are connected to the power source, and the conclusions of the other diagonal are information outputs of the simulator, a reference voltage source, a linearizing resistor, the second output of which is connected to one of the information outputs bridge, according to the invention, a differential amplifier is introduced, the inputs of which are connected to the outputs of the measuring bridge, a differential circuit, the first in od which is connected to the output of an exemplary source voltage, and the second - the differential amplifier, and an integrator whose input is connected to the output of the difference circuit, and an output coupled to a first terminal of linearizing resistor.

На фиг.2 приведена структурная схема предлагаемого имитатора выходных сигналов тензорезисторов. Имитатор состоит из измерительного моста 1, образованного прецизионными резисторами 2, 3, 4, 5, линеаризующего резистора 6, источника образцового напряжения (ИОН) 8, дифференциального усилителя (ДУ) 7, разностной схемы 9, интегратора 10.Figure 2 shows the structural diagram of the proposed simulator of the output signals of the strain gauges. The simulator consists of a measuring bridge 1 formed by precision resistors 2, 3, 4, 5, a linearizing resistor 6, a reference voltage source (ION) 8, a differential amplifier (DU) 7, a difference circuit 9, an integrator 10.

Работает устройство следующим образом. При подаче на измерительный мост 1 напряжения питания Uп формируется выходной сигнал моста 1 - напряжение разбаланса Uвых, которое усиливается ДУ 7 в K раз (Uду=K·Uвых). Разностная схема 9 вычитает из напряжения Uоб, задаваемого ИОН 8, выходное напряжение Uду дифференциального усилителя 7. Полученная разность ΔU=Uоб-Uду поступает на интегратор 10. Выходное напряжение Uи интегратора изменяется при наличии разности ΔU, обеспечивая тем самым через линеаризующий резистор 6 изменение выходного напряжения Uвых измерительного моста 1 до тех пор, пока выходное напряжение Uду дифференциального усилителя 7 не станет равным напряжению Uоб, задаваемому ИОН 8. При этом Uду=K·Uвых=Uоб, откуда Uвых=Uоб/K.The device operates as follows. When a supply voltage Uп is applied to the measuring bridge 1, the output signal of the bridge 1 is formed - the unbalance voltage Uout, which is amplified by DN 7 K times (Udu = K · Uout). The difference circuit 9 subtracts the output voltage Udu of the differential amplifier 7 from the voltage Uob set by ION 8. The resulting difference ΔU = Uob-Udu goes to the integrator 10. The output voltage U and the integrator changes when there is a difference ΔU, thereby providing a change in the output through the linearizing resistor 6 voltage Uout of the measuring bridge 1 until the output voltage Udu of the differential amplifier 7 becomes equal to the voltage Uoob set by ION 8. In this case, Udu = K · Uout = Uo, whence Uout = Uo / K.

Таким образом, имитатор обеспечивает высокую точность, температурную стабильность и широкий диапазон задания напряжения разбаланса измерительных тензомостов за счет изменения структуры имитатора и исключения из схемы нелинейных элементов, чувствительных к изменению температуры, автоматически поддерживает напряжение разбаланса Uвых, зависящее только от коэффициента усиления К дифференциального усилителя и напряжения Uоб источника образцового напряжения.Thus, the simulator provides high accuracy, temperature stability and a wide range of setting the unbalance voltage of the measuring strain gauges by changing the structure of the simulator and eliminating non-linear elements sensitive to temperature changes from the circuit, automatically maintains the unbalance voltage Uout, which depends only on the gain K of the differential amplifier and voltage Uab of a source of exemplary voltage.

Источники информацииInformation sources

1. Руководство по эксплуатации 4Т2. 702.002РЭ. Имитатор выходных сигналов тензорезисторов образцовой ИСТ-1. Краснодарский завод "Тензоприбор", 1988, с.10-12.1. Operation manual 4T2. 702.002RE. The simulator of the output signals of strain gauges exemplary IST-1. Krasnodar Plant "Tenzopribor", 1988, p.10-12.

2. Патент RU 2022363, C2, МПК 5 G05G 7/62, опубл. 30.10.1994 г.2. Patent RU 2022363, C2, IPC 5 G05G 7/62, publ. 10/30/1994 g.

3. Патент RU 2391692, C2, МПК 5 G05B 17/00, опубл. 10.06.2010 г.3. Patent RU 2391692, C2, IPC 5 G05B 17/00, publ. 06/10/2010

Claims (1)

Имитатор выходных сигналов тензорезисторов, содержащий измерительный мост, выводы одной диагонали которого подключены к источнику питания, а выводы другой диагонали являются информационными выводами имитатора, источник образцового напряжения, линеаризующий резистор, второй вывод которого соединен с одним из информационных выводов моста, отличающийся тем, что в него введены дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам измерительного моста, разностная схема, первый вход которой соединен с выходом источника образцового напряжения, а второй - с выходом дифференциального усилителя, и интегратор, вход которого соединен с выходом разностной схемы, а выход соединен с первым выводом линеаризующего резистора. A strain gage output simulator containing a measuring bridge, the terminals of one diagonal of which are connected to a power source, and the terminals of the other diagonal are information outputs of a simulator, a reference voltage source, a linearizing resistor, the second terminal of which is connected to one of the information terminals of the bridge, characterized in that it introduced a differential amplifier, the inputs of which are connected to the outputs of the measuring bridge, a difference circuit, the first input of which is connected to the output of the source sample th voltage, and the second - the differential amplifier, and an integrator whose input is connected to the output of the difference circuit, and an output coupled to a first terminal of linearizing resistor.
RU2012133889/08A 2012-08-07 2012-08-07 Simulator of signals of resistor strain gage RU2490707C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133889/08A RU2490707C1 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Simulator of signals of resistor strain gage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012133889/08A RU2490707C1 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Simulator of signals of resistor strain gage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2490707C1 true RU2490707C1 (en) 2013-08-20

Family

ID=49162981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012133889/08A RU2490707C1 (en) 2012-08-07 2012-08-07 Simulator of signals of resistor strain gage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2490707C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2536676C1 (en) * 2013-12-30 2014-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Simulator of resistance strain gauge output signals
RU2707573C1 (en) * 2019-03-12 2019-11-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Simulator of output signals of strain gages
RU2772738C1 (en) * 2021-08-20 2022-05-25 Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") Signal simulator of bridge strain sensors

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168729C1 (en) * 2000-03-13 2001-06-10 Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Capacitive converter
RU2345377C1 (en) * 2007-07-31 2009-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Self-acting calibrator of standards of measuring and computing complex

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168729C1 (en) * 2000-03-13 2001-06-10 Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Capacitive converter
RU2345377C1 (en) * 2007-07-31 2009-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Self-acting calibrator of standards of measuring and computing complex

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2536676C1 (en) * 2013-12-30 2014-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Simulator of resistance strain gauge output signals
RU2707573C1 (en) * 2019-03-12 2019-11-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" Simulator of output signals of strain gages
RU2772738C1 (en) * 2021-08-20 2022-05-25 Федеральное автономное учреждение "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФАУ "ЦАГИ") Signal simulator of bridge strain sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4986131A (en) Semiconductor strain detector
CN110427067A (en) A method of improving current sample precision with analog circuit
CN104604128A (en) Amplifier circuit and amplifier-circuit chip
CN102620862B (en) Temperature checker
Nagarajan et al. An improved direct digital converter for bridge-connected resistive sensors
CN107655616A (en) The temperature compensation system and method for a kind of differential pressure pick-up
RU2490707C1 (en) Simulator of signals of resistor strain gage
CN103592056A (en) Temperature calibration instrument based on temperature differences
US4061198A (en) Electronic weighing systems
RU2536676C1 (en) Simulator of resistance strain gauge output signals
CN101629970A (en) Error-correction method and error-correction device for an acceleration sensor
CN108872907A (en) electric bridge sensor error checking
CN207515923U (en) A kind of programmable high precision temperature compensation system
RU2408857C1 (en) Pressure sensor based on nano- and micro-electromechanical system with frequency-domain output signal
CN105258767A (en) High precision weighing system of electronic balance
Peng et al. The temperature compensation of the silicon piezo-resistive pressure sensor using the half-bridge technique
RU2707573C1 (en) Simulator of output signals of strain gages
RU2586084C1 (en) Multi-channel converter of resistance of resistive sensors into voltage
CN101988960B (en) Digital electric meter capable of dynamically compensating and correcting reading
CN103178708B (en) Static charge source and method for calibrating same
RU2473919C1 (en) Device to convert resistance variation into voltage
Chattopadhyay et al. Modified AC Wheatstone bridge network for accurate measurement of pressure using strain gauge type pressure sensor
RU2418275C1 (en) Method of measuring pressure
CN109141495A (en) Sensor interface apparatus
CN211205591U (en) Multipoint stress detection circuit and multipoint stress detection device of point switch

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner